Elektronenspinresonanz-Untersuchungen zur Singulettsauerstoff-Generierung verschiedener Photosensibilisatoren für die Photodynamische Therapie

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden die Generierungsraten von Singulettsauerstoff durch unterschiedliche Porphyrinderivate in wäßriger Lösung nach Anregung durch Licht mittels Elektronenspinresonanz (ESR) bestimmt. Es wurde Licht mit der Wellenlänge 633 nm für alle untersuchten Substanzen benutzt, entsprechend einem Absorptionsmaximum für die beiden klinisch eingesetzten Substanzen Photofrin II(r) oder Photosan 3(r). Wellenlängen in diesem Bereich finden am häufigsten Anwendung in der PDT. Für die Optimierung der quantitativen Ergebnisse wurde ein System entwickelt, das einen Austausch der Reaktionslösungen bei konstanter Lage der Meßzelle innerhalb des Resonators garantiert. Die Meßwerte besaßen eine Standardabweichung von unter 3%. Die Verwendung von TEMP ermöglichte zunächst den spezifischen Nachweis des erzeugten Singulettsauerstoffs. Eine mathematische Auswertung der aufgezeichneten Signale war möglich. Die quantitativen Aussagen belegten die hypothetische Linearität zwischen Photosensibilisatorkonzentration und Singulettsauerstoffgenerierung. Anhand der Berechnung der Anfangssteigungen der Kurven konnte ein quantitativer Vergleich besser durchgeführt werden als anhand der maximal generierbaren Konzentration des Singulettsauerstoff-Radikalprodukts (TEMPO). Die Ergebnisse zeigen, daß die Bildung von 1O2 proportional sowohl zur Konzentration des Photosensibilisators als auch zur eingestrahlten Energie ist. Insbesondere zeigen sie, daß die unterschiedlichen Photosensibilisatoren Differenzen in der Effektivität bezüglich der 1O2-Generierung aufweisen. Bei gleichen Gewichtskonzentrationen zwischen Photofrin II(r) und Photosan 3(r) konnte kein eindeutiger Unterschied in der Singulettsauerstoffgenerierung gemessen werden. Somit sind diese beiden Substanzen diesbezüglich äquivalent.

In this work, electron spin resonance (ESR) was used to determine the singlet oxygen generation rates for several porphyrin derivatives in solution following excitation with light. A wavelength of 633 nm was used for all substances examined, in accordance with an absorption maximum as used with the two substances Photofrin II and Photosan 3 in the clinical setting. Wavelengths in this area are those that find most frequent application in PDT. A system was developed which permitted an exchange of the reactant solutions in the reaction cell without altering its position within the resonator, a prerequisite for optimal quantitative results. The measurements had a standard deviation of under 3%. The specific proof of singlet oxygen production was obtained using TEMP. A mathematical evaluation of the detected signals was possible. The experimental evaluation was in accord with the hypothetical linearity between photosensitizer concentration and singlet oxygen generation. The initial gradients of the curves permitted a better quantitative comparison than did the maximal signal for the singlet oxygen radical product (TEMPO). The results show that the formation of 1O2 is proportional both to the concentration of the photosensitizers and to the applied energy. They demonstrate in particular the differences between the diverse photosensitizers with regard to their efficiency in generating 1O2. No clear difference was found with respect to singlet oxygen generation between Photofrin II and Photosan 3 at the same concentrations by weight. These two substances are therefore equivalent in this regard.